《网络体系结构》PPT课件.ppt
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1、第二章第二章 网络体系结构网络体系结构2.1 网络结构网络结构HOSTHOSTHOSTTTTTTTTTTT通信线路发展发展1 1:主机终端网络的互联,形成多主机为中心的网络:主机终端网络的互联,形成多主机为中心的网络CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTTT发展发展2 2:CCPCCP通信控制处理机,专门处理主机之间的通信任务。通信控制处理机,专门处理主机之间的通信任务。通信任务从主机中分离。通信任务从主机中分离。公用数据通信网HOSTHOSTTTTTTTHOSTTTTT发展发展3 3:由:由CCPCCP组成的传输网络组成的传输网络通信子网通信子网,为,为资源子网资源子网提供信
2、提供信息传输服务。息传输服务。一方面反映了计算机系统对信息传输、交流的不断重视与深化。一方面反映了计算机系统对信息传输、交流的不断重视与深化。另一方面反映了信息传输的复杂性(信息自身、节点差异、多点)。另一方面反映了信息传输的复杂性(信息自身、节点差异、多点)。网络的基本拓扑类型网络的基本拓扑类型在实际中,没有哪一种单一的拓扑类型可满足所有应用。在实际中,没有哪一种单一的拓扑类型可满足所有应用。2.2 网络的标准化网络的标准化19701970年代开始的网络标准化年代开始的网络标准化厂商标准:厂商标准:IBM-SNA,DEC-DNAIBM-SNA,DEC-DNA国际标准:国际标准:ISO-OSI
3、/RMISO-OSI/RM行业标准:行业标准:CCITT-X.25,IEEE-802CCITT-X.25,IEEE-802事实标准:事实标准:TCP/IPTCP/IP1 1、国际标准化组织、国际标准化组织 ISO ISO ISO ISO是是19461946年成立的一个自愿的、非条约的组织,负责年成立的一个自愿的、非条约的组织,负责制定各种国际标准。大多数国家的国家标准化组织是它的成员。制定各种国际标准。大多数国家的国家标准化组织是它的成员。ISOISO大约有大约有200200个技术委员会(个技术委员会(TCTC),按建立的顺序标号,每个按建立的顺序标号,每个委员会处理专门的主题。如委员会处理专
4、门的主题。如TC97 TC97 负责计算机和信息处理。每负责计算机和信息处理。每个技术委员会都下设分委员会(个技术委员会都下设分委员会(SCSC),分委员会又下设工作组分委员会又下设工作组(WG)(WG)。ISOISO已经制定了已经制定了50005000多个各种各样的标准,其中包括多个各种各样的标准,其中包括OSIOSI计算机网络这样复杂的标准,还有小到螺钉螺帽这样的标准。计算机网络这样复杂的标准,还有小到螺钉螺帽这样的标准。2 2、电器和电子工程师协会、电器和电子工程师协会 IEEE IEEE 是世界上最大的专业组织,它每年出版大量的杂志和召是世界上最大的专业组织,它每年出版大量的杂志和召开
5、很多次会议,在国际上非常有影响。在电子工程和计算机领开很多次会议,在国际上非常有影响。在电子工程和计算机领域内,域内,IEEEIEEE有一个标准化组制定各种标准。例如有一个标准化组制定各种标准。例如IEEE802IEEE802关于关于局域网的标准是局域网的重要标准,后来局域网的标准是局域网的重要标准,后来ISOISO以它为基础制定以它为基础制定了了ISO8002,ISO8002,成了国际标准。成了国际标准。3 3、电信标准、电信标准国际电信联盟国际电信联盟ITUITU(International Telecommunication UnionInternational Telecommunic
6、ation Union)1865 1865年成立年成立 1947 1947年年 ITU ITU 成为联合国的一个组织,由三部分组成:成为联合国的一个组织,由三部分组成:ITU-R ITU-R:无线通信:无线通信 ITU-T ITU-T:电信标准,:电信标准,ITU-D ITU-D:开发:开发1956-1993 1956-1993 年称为年称为CCITTCCITT 围绕信息通信,制定了一系列标准:如围绕信息通信,制定了一系列标准:如V.V.系列,系列,X.X.系列系列4 4、InternetInternet标准标准 Internet Internet标准化机构是非政府性质的。标准化机构是非政府性
7、质的。InternetInternet最权威的国际组织是最权威的国际组织是19921992年成立的年成立的InternetInternet协会。协会。早于早于InternetInternet协会成立的协会成立的InternetInternet体系结构委员会体系结构委员会IABIAB并入并入InternetInternet协会。协会。IABIAB下边有两个附属机构下边有两个附属机构IRTFIRTF、IETFIETF InternetInternet研究特别任务组研究特别任务组IRTFIRTF注重长期的研究。注重长期的研究。InternetInternet工程特别任务组工程特别任务组IETFIET
8、F注重处理短期的工程问题。注重处理短期的工程问题。InternetInternet编号管理局编号管理局IANAIANA负责协调负责协调IPIP地址和顶级域名的管地址和顶级域名的管理及注册。理及注册。2.3 层次体系结构层次体系结构 1974 1974年,美国的年,美国的IBMIBM公司宣布了它研制的系统网络体系结构公司宣布了它研制的系统网络体系结构SNASNA(System Network ArchitectureSystem Network Architecture)。)。国际标准化组织(国际标准化组织(ISOISO)于)于19771977年成立了一个专门的机构来年成立了一个专门的机构来研究
9、该问题。不久,他们就提出一个试图使各种计算机在世界范研究该问题。不久,他们就提出一个试图使各种计算机在世界范围内互连成网的标准框架,即著名的开放系统互连基本参考模型围内互连成网的标准框架,即著名的开放系统互连基本参考模型OSI/RMOSI/RM(Open Systems Interconnection Reference ModelOpen Systems Interconnection Reference Model),),简称为简称为OSIOSI。1983 1983年年ISO ISO 的的 OSI OSI 模型正式成为国际标准。模型正式成为国际标准。层次化方法层次化方法是处理复杂问题的基本
10、方法。是处理复杂问题的基本方法。应用程序应用程序操作系统操作系统OS基本输入输出基本输入输出硬件硬件PCPC的层次结构的层次结构校校院院系系班班大学的层次结构大学的层次结构(1 1)各层是独立的各层是独立的。某一层并不需要知道它的下一层是如何实现的,。某一层并不需要知道它的下一层是如何实现的,而仅仅需要知道该层间的接口(即界面)所提供的服务。由于每一而仅仅需要知道该层间的接口(即界面)所提供的服务。由于每一层只实现一种相对独立的功能,因而可将一个难以处理的复杂问题层只实现一种相对独立的功能,因而可将一个难以处理的复杂问题分解为若干个较容易处理的更小一些的问题。这样,整个问题的复分解为若干个较容
11、易处理的更小一些的问题。这样,整个问题的复杂程度就下降了。杂程度就下降了。(2 2)灵活性好灵活性好。当任何一层发生变化时(例如技术的变化),只要。当任何一层发生变化时(例如技术的变化),只要层间接口关系保持不变,则在这层以上或以下各层均不受影响。层间接口关系保持不变,则在这层以上或以下各层均不受影响。(3 3)结构上可分割开结构上可分割开。各层都可以采用最合适的技术来实现。各层都可以采用最合适的技术来实现。(4 4)易于实现和维护易于实现和维护。这种结构使得实现和调试一个庞大而又复杂。这种结构使得实现和调试一个庞大而又复杂的系统变得易于处理,因为整个的系统已被分解为若干个相对独立的系统变得易
12、于处理,因为整个的系统已被分解为若干个相对独立的子系统。的子系统。(5 5)能促进标准化工作能促进标准化工作,因为每一层的功能及其所提供的服务都已,因为每一层的功能及其所提供的服务都已有了精确的说明。有了精确的说明。分层的原则分层的原则n将总体要实现的很多功能分配在不同层次中;将总体要实现的很多功能分配在不同层次中;n对每个层次要完成的服务及服务要求都有明确规定;对每个层次要完成的服务及服务要求都有明确规定;n不同的系统分成相同的层次;不同的系统分成相同的层次;n不同系统的最低层之间存在着不同系统的最低层之间存在着“物理物理”通信;通信;n不同系统的对等层次之间存在着不同系统的对等层次之间存在
13、着“虚拟虚拟”通信;通信;n对不同系统的对等层之间的通信有明确的通信规定;对不同系统的对等层之间的通信有明确的通信规定;n高层使用低层提供的服务,并不需要知道低层服务的具体实现高层使用低层提供的服务,并不需要知道低层服务的具体实现方法。方法。网络层次模型的思想网络层次模型的思想对于第对于第N N层协议来说,它有如下特性:层协议来说,它有如下特性:1.1.不知道上、下层的内部结构;不知道上、下层的内部结构;2.2.独立完成某种功能;独立完成某种功能;3.3.为上层提供服务;为上层提供服务;4.4.使用下层提供的服务。使用下层提供的服务。接口、服务、协议接口、服务、协议接口接口 相邻两层之间的边界
14、,低层通过接口为上层提供服务。相邻两层之间的边界,低层通过接口为上层提供服务。服务服务 服务在形式上是由一组接口原语(或操作)来描述的。服务在形式上是由一组接口原语(或操作)来描述的。服务原语可分为四种类型:服务原语可分为四种类型:请求(请求(RequestRequest),指示(),指示(IndicationIndication),),响应(响应(ResponseResponse),确认(),确认(ConfirmConfirm)基于连接的服务基于连接的服务 当使用服务传送数据时,首先建立连接,然后使用该连接传送数据。当使用服务传送数据时,首先建立连接,然后使用该连接传送数据。使用完后,关闭连
15、接。使用完后,关闭连接。特点:顺序性好,可靠性高。特点:顺序性好,可靠性高。无连接服务无连接服务 直接使用服务传送数据,不需要事先建立连接,每个包独立进行路直接使用服务传送数据,不需要事先建立连接,每个包独立进行路由选择。由选择。特点:顺序性差,可靠性较低。特点:顺序性差,可靠性较低。协议协议(Protocol)(Protocol):协议是一种通信规约,进行相互交流的双方都必须遵守。为了保协议是一种通信规约,进行相互交流的双方都必须遵守。为了保证计算机网络中计算机之间正确地、有条不紊地收发数据所制定的证计算机网络中计算机之间正确地、有条不紊地收发数据所制定的一系列通信协议就是网络协议。一系列通
16、信协议就是网络协议。协议地组成:协议地组成:网络协议一般由语法、语义和时序三要素组成。网络协议一般由语法、语义和时序三要素组成。语法是用户数据与控制信息的结构和格式,以便通信双方能正语法是用户数据与控制信息的结构和格式,以便通信双方能正确地识别所传送的各种信息。确地识别所传送的各种信息。语义是需要发出何种控制信息以及完成的动作和做出的响应。语义是需要发出何种控制信息以及完成的动作和做出的响应。时序是对实现信息传送顺序的详细说明。时序是对实现信息传送顺序的详细说明。2.4 OSI网络模型层次网络模型层次 传输数据的单位是比特。物理层的作用是尽可能的屏蔽设备(低层)的差传输数据的单位是比特。物理层
17、的作用是尽可能的屏蔽设备(低层)的差异,对它的高层即数据链路层提供统一的服务。为了达到这个目的,物理层在异,对它的高层即数据链路层提供统一的服务。为了达到这个目的,物理层在设计时涉及的主要问题有:设计时涉及的主要问题有:机械方面:接口连接器的大小、形状、各引脚的几何分布,传输介质的机械方面:接口连接器的大小、形状、各引脚的几何分布,传输介质的 参数参数和特性等。和特性等。电气方面:线路的最大传输速率,信号允许传输的最大距离,信号的波形和电气方面:线路的最大传输速率,信号允许传输的最大距离,信号的波形和电压大小等。电压大小等。功能方面:接口连接器各引脚的功能、电路的作用等。功能方面:接口连接器各
18、引脚的功能、电路的作用等。过程方面:比特流传输时,应按什么顺序执行整个通信过程。过程方面:比特流传输时,应按什么顺序执行整个通信过程。综上所述,物理层提供为建立、维护和拆除物理链路所需要的机械的、电气综上所述,物理层提供为建立、维护和拆除物理链路所需要的机械的、电气的、功能的和规程的特性。的、功能的和规程的特性。数据链路层传输数据的单位是帧,数据帧的帧格式中包括的信数据链路层传输数据的单位是帧,数据帧的帧格式中包括的信息有:地址信息部分、控制信息部分、数据部分、校验信息部分。息有:地址信息部分、控制信息部分、数据部分、校验信息部分。数据链路层的主要作用是通过数据链路层协议(即链路控制规程)数据
19、链路层的主要作用是通过数据链路层协议(即链路控制规程),在不太可靠的物理链路上实现可靠的数据传输。,在不太可靠的物理链路上实现可靠的数据传输。数据链路层要解决如下一些主要问题:数据链路层要解决如下一些主要问题:(1 1)建立、维持和释放数据链路的连接。)建立、维持和释放数据链路的连接。(2 2)流量控制的问题。在数据链路层还要控制发送方的发送速率)流量控制的问题。在数据链路层还要控制发送方的发送速率必须使接收方来得及接收。当接收方来不及接收时,就必须及时必须使接收方来得及接收。当接收方来不及接收时,就必须及时地控制发送方的发送速率,即在数据链路层要解决流量控制的问地控制发送方的发送速率,即在数
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